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EL TRANSISTOR BIPOLAR DE
PUERTA AISLADA IGBT
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TRANSISTOR IGBT
INTRODUCCION: Durante muchos aos se a buscado la forma de
crear un dispositivo que fuese lo sufientementeveloz y que pudiese manejar grandes cargas.
Pero han surgido nuevas ideas con la unin deun mosfet como dispositivo de disparo y unBJTde dispositivo de potencia y de esta forma se llegoa la invencion del IGBT
Este dispositivo aparece en los aos 80 Mezcla
caractersticas de un transistor bipolar y de unMOSFET La caracterstica de salida es la de unbipolar pero se controla por tensin y no porcorriente.
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QUE ES EL IGBT:
La sigla IGBT corresponde a las iniciales de
isolated gate bipolar transistor o sea transistor
bipolar de puerta de salida.
El IGBT es un dispositivo semiconductor de
potencia hbrido que combina los atributos del
BJT y del MOSFET.
Posee una compuerta tipo MOSFET y por
consiguiente tiene una alta impedancia de
entrada.
El gate maneja voltaje como el MOSFET.
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Al igual que el MOSFET de potencia, el IGBT noexhibe el fenmeno de ruptura secundario como elBJT.
El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) es un
dispositivo electrnico que generalmente se aplica acircuitos de potencia.
Este es un dispositivo para la conmutacin ensistemas de alta tensin.
La tensin de control de puerta es de unos 15V.
Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas depotencia aplicando una seal elctrica de entradamuy dbil en la puerta.
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El IGBT de la figura es una conexin integrada
de un MOSFET y un BJT. El circuito de excitacin del IGBT es como el del
MOSFET, mientras que las caractersticas de
conduccin son como las del BJT.
El IGBT es adecuado para velocidades deconmutacin de hasta 20 KHz y ha sustituido al
BJT en muchas aplicaciones
G
C
E
BipolarMOSFET
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SIMBOLOGIA:
Es un componente de tres terminales que sedenominan GATE (G) o puerta, COLECTOR (C) y
EMISOR (E) y su smbolo corresponde al dibujo
de la figura siguiente.
Su estructura microelectrnica es bastante
compleja es por ello que lo describimos en base a
su esquema equivalente.
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CURVA CARACTERISTICA IGBT:
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PRESENTACIONES MAS COMUNES DE UN IGBT.
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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO YESTRUCTURA
La estructura del IGBT es similar a la del
MOSFET, pero con la inclusin de una capa P+
que forma el colector del IGBT.
Gracias a la estructura interna puede soportar
tensiones elevadas, tpicamente 1200V y hasta
2000V (algo impensable en los MOSFETs), con
un control sencillo de tensin de puerta.
La velocidad a la que pueden trabajar no es tan
elevada como la de los MOSFETs, pero permitetrabajar en rangos de frecuencias medias,
controlando potencias bastante elevadas.
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ESTRUCTURA IGBT
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El control del componente es anlogo al del MOSFET,
o sea, por la aplicacin de una polarizacin entrepuerta y emisor. Tambin para el IGBT elaccionamiento o disparo se hace por tensin.
La mxima tensin que puede soportar se determinapor la unin J2 (polarizacin directa) y por J1
(polarizacin inversa). Como J1 divide 2 regiones muydopadas, se puede concluir que un IGBT no soportatensiones elevadas cuando es polarizadoinversamente.
Los IGBT presentan un tiristor parsito.
La construccin del dispositivo debe ser tal que eviteel disparo de este tiristor, especialmente debido a lascapacidades asociadas a la regin P. Los componentesmodernos no presentan problemas relativos a esteelemento indeseado.
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El IGBT tiene una alta impedancia de entrada
como el MOSFET, y bajas prdidas de conduccinen estado activo como el Bipolar, pero no
presenta ningn problema de ruptura secundaria
como los BJT.
El IGBT es inherentemente ms rpido que el
BJT. Sin embargo, la velocidad de conmutacin
del IGBT es inferior a la de los MOSFETs.
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TABLA DE COMPARACIN DE TENSIONES, CORRIENTES,YFRECUENCIAS QUE PUEDEN SOPORTAR LOS DISTINTOS
TRANSISTORES
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REGIONES DEUTILIZACIN: En funcin de las caractersticas de cada dispositivo,
se suele trabajar en distintas zonas, parametrizadaspor la tensin, la corriente y la frecuencia de trabajo.Una clasificacin cualitativa se presenta en lasiguiente figura:
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COMPARACION DE LAS CAPACIDADES DE TENSIN,CORRIENTE Y FRECUENCIA DE LOS COMPONENTES
CONTROLABLES.
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OTRAS CARACTERSTICAS IMPORTANTES A TENER EN CUENTA EN EL
DISEO DE CIRCUITOS DE ELECTRNICA DE POTENCIA.
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POSIBLES APLICACIONES DE LOS DISTINTOS DISPOSITIVOS
DE ELECTRNICA DE POTENCIA
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